嵌入式系統(tǒng)原理與接口技術(shù)

前言

嵌入式系統(tǒng)融合了計(jì)算機(jī)軟／硬件技術(shù)、通信技術(shù)和半導(dǎo)體微電子技術(shù)，在工業(yè)、民用和商業(yè)領(lǐng)域中，各種嵌入式產(chǎn)品應(yīng)用日益廣泛。隨著網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)的發(fā)展，正在涌現(xiàn)出大量新的嵌入式系統(tǒng)。在眾多嵌入式系統(tǒng)廠家的共同參與、推動(dòng)下，基于ARM系列處理器的應(yīng)用技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域已取得突破性進(jìn)展。例如，Intel公司將ARM系列向更高端的嵌入式系統(tǒng)發(fā)展，而Philips公司則在向高端嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的同時(shí)，將其觸角延伸到低端的8位和16位機(jī)的高端應(yīng)用，體現(xiàn)了各自的特點(diǎn)，并充分發(fā)揮了各自的優(yōu)勢(shì)。作者結(jié)合幾年來(lái)在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域教學(xué)與開(kāi)發(fā)的經(jīng)驗(yàn)，以ARM嵌入式微處理器、嵌入式L,inux作為主線，從嵌入式系統(tǒng)基本原理、系統(tǒng)設(shè)計(jì)，到抽象出研究嵌入式系統(tǒng)的技術(shù)途徑進(jìn)行了深入的闡述，力求將嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用技術(shù)全面介紹給讀者，提高設(shè)計(jì)一個(gè)完整嵌入式系統(tǒng)的能力。本書(shū)共分7章，各章內(nèi)容安排如下?！蟮?章：介紹嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)知識(shí)，內(nèi)容包括嵌入式系統(tǒng)的基本概念、組成結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)分類、信息表示、基本運(yùn)算、性能評(píng)價(jià)指標(biāo)、應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)?！蟮?章：介紹.ARM微處理器技術(shù)，包括ARM的體系結(jié)構(gòu)、處理器分類、流水線技術(shù)、存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)、總線操作?！蟮?章：介紹ARM指令集、Thumb指令集和ARM匯編程序設(shè)計(jì)技術(shù)。首先給出了ARM處理器編程模型、尋址方式、ARM指令集和Thumb指令集，然后依次講述匯編語(yǔ)言結(jié)構(gòu)與組成以及ARM匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)。◇第4章：給出了嵌入式操作系統(tǒng)的基本概念和工作原理，并著重介紹嵌入式Linux操作系統(tǒng)基本知識(shí)。◇第5章：以ARM7架構(gòu)芯片——Samsung公司的S3C44BOX為例，詳細(xì)介紹實(shí)用的外圍接口設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)技術(shù)。主要內(nèi)容包括鍵盤接口、LED顯示器接口、LCD顯示器接口、觸摸屏原理與接口設(shè)計(jì)、異步串行通信接口、IJSB接口、以太網(wǎng)接口、IIC和CAN總線接口、中斷原理與接口、A／D和D／A轉(zhuǎn)換原理，以及可直接控制ARM的內(nèi)部總線、I／O口、JTAG接口等知識(shí)。

內(nèi)容概要

本書(shū)以目前流行的ARM處理器及嵌入式Linux操作系統(tǒng)作為主線，從嵌入式系統(tǒng)基本原理、系統(tǒng)設(shè)計(jì)，到抽象出研究嵌入式系統(tǒng)的技術(shù)途徑進(jìn)行了較深入闡述。主要內(nèi)容包括嵌入式處理器原理、匯編語(yǔ)言、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與軟件開(kāi)發(fā)、計(jì)算機(jī)接口技術(shù)與應(yīng)用等方面的知識(shí)，在講解嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程和原理的過(guò)程中，結(jié)合了一些實(shí)例來(lái)進(jìn)行，以加深讀者理解；同時(shí)書(shū)中的很多內(nèi)容都是作者實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，適合在國(guó)內(nèi)高校中推廣使用。讀者可以通過(guò)認(rèn)識(shí)、理解硬件結(jié)構(gòu)、軟件編程基礎(chǔ)知識(shí)，掌握設(shè)計(jì)一個(gè)完整系統(tǒng)的本質(zhì)，提高創(chuàng)建復(fù)雜系統(tǒng)的抽象能力?！　”緯?shū)可作為高等院校計(jì)算機(jī)、軟件工程專業(yè)的碩士生、本科生教材，也可以作為電子工程、工業(yè)自動(dòng)化、儀器儀表與機(jī)電工程等專業(yè)大三、大四學(xué)生的基礎(chǔ)平臺(tái)課的教材?！　”緯?shū)配套較完整的課件，這部分內(nèi)容可從清華大學(xué)出版社網(wǎng)站（www.tup.com.cn）上下載。

書(shū)籍目錄

第1章  嵌入式系統(tǒng)概述	　1.1  嵌入式系統(tǒng)的基本概念	　　1.1.1  嵌入式系統(tǒng)的定義	　　1.1.2  嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展史	　　1.1.3  嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)	　1.2  嵌入式系統(tǒng)的分類	　1.3  嵌入式處理器	　1.4  嵌入式系統(tǒng)的組成	　1.5  評(píng)估嵌入式系統(tǒng)處理器的主要指標(biāo)	　1.6  嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用	　1.7  嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)	　思考題	第2章  ARM微處理器硬件結(jié)構(gòu)	　2.1  計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)分類	　2.2  ARM的版本及系列	　　2.2.1  ARM體系結(jié)構(gòu)版本	　　2.2.2  ARM處理器系列	　2.3  ARM微處理器結(jié)構(gòu)	　　2.3.1  ARM和Thumb狀態(tài)	　　2.3.2  ARM微處理器采用的相關(guān)技術(shù)	　　2.3.3  ARM7和ARM9硬件結(jié)構(gòu)	　2.4  存儲(chǔ)系統(tǒng)機(jī)制	　　2.4.1  ARM存儲(chǔ)系統(tǒng)	　　2.4.2  ARM的高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）	　　2.4.3  ARM的存儲(chǔ)管理單元（MMU）	　　2.4.4  存儲(chǔ)器映射的輸入/輸出	　思考題	第3章  ARM尋址方式與指令系統(tǒng)	　3.1  ARM編程模型	　　3.1.1  處理器模式	　　3.1.2  處理器工作狀態(tài)	　　3.1.3  寄存器組織	　　3.1.4  異常中斷	　3.2  ARM指令格式及其尋址方式	　　3.2.1  ARM指令的一般格式	　　3.2.2  條件域	　　3.2.3  尋址方式	　3.3  ARM指令集	　　3.3.1  數(shù)據(jù)處理指令	　　3.3.2  跳轉(zhuǎn)指令	　　3.3.3  Load/Store指令	　　3.3.4  程序狀態(tài)寄存器指令	　　3.3.5  協(xié)處理器指令	　　3.3.6  異常中斷指令	　3.4  Thumb指令集	　　3.4.1  數(shù)據(jù)處理指令	　　3.4.2  跳轉(zhuǎn)指令	　　3.4.3  Load/Store指令	　　3.4.4  軟件中斷指令	　3.5  匯編語(yǔ)言源程序格式	　　3.5.1  匯編語(yǔ)言程序的結(jié)構(gòu)	　　3.5.2  匯編語(yǔ)言的行構(gòu)成	　　3.5.3  偽操作	　3.6  匯編語(yǔ)言上機(jī)過(guò)程	　　3.6.1  編輯匯編語(yǔ)言源程序	　　3.6.2  編譯匯編語(yǔ)言源程序	　　3.6.3  連接裝配匯編程序	　　3.6.4  匯編程序的運(yùn)行	　　3.6.5  匯編程序的調(diào)試	　思考題	第4章  嵌入式操作系統(tǒng)	　4.1  嵌入式操作系統(tǒng)概述	　　4.1.1  操作系統(tǒng)的發(fā)展	　　4.1.2  嵌入式操作系統(tǒng)的特點(diǎn)	　　4.1.3  嵌入式操作系統(tǒng)與通用操作系統(tǒng)的區(qū)別	　4.2  嵌入式操作系統(tǒng)的相關(guān)概念	　　4.2.1  代碼臨界段	　　4.2.2  資源與共享資源	　……第5章  ARM接口設(shè)計(jì)技術(shù)第6章  嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)第7章  嵌入式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)	附錄A  S3C44B0X端口引腳定義	參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：2.現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的兩大分支由于嵌入式系統(tǒng)要嵌入到對(duì)象體系中，實(shí)現(xiàn)的是對(duì)象的智能化控制，因此它有著與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完全不同的技術(shù)要求與技術(shù)發(fā)展方向。通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)要求是高速、海量的數(shù)據(jù)計(jì)算，技術(shù)發(fā)展方向是總線速度的無(wú)限提升、存儲(chǔ)容量的無(wú)限擴(kuò)大；而嵌入式系統(tǒng)的技術(shù)要求則是對(duì)象的智能化控制能力，技術(shù)發(fā)展方向是與對(duì)象體系密切相關(guān)的嵌入性能、控制能力與控制的可靠性。早期，人們勉為其難地將通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行改裝，在大型設(shè)備中實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用。然而，對(duì)于眾多的對(duì)象體系（如家用電器、儀器儀表、工控單元……），無(wú)法嵌入通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，況且嵌入式系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展方向完全不同，因此必須獨(dú)立地發(fā)展通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與嵌入式系統(tǒng)，這就形成了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的兩大分支。如果說(shuō)微型機(jī)的出現(xiàn)使計(jì)算機(jī)進(jìn)入到現(xiàn)代計(jì)算機(jī)發(fā)展階段，那么嵌入式系統(tǒng)的誕生，則標(biāo)志著計(jì)算機(jī)進(jìn)入了通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與嵌入式系統(tǒng)兩大分支并行發(fā)展時(shí)代，從而極大地推動(dòng)了20世紀(jì)末計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展。3.兩大分支發(fā)展的里程碑事件通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與嵌入式系統(tǒng)的專業(yè)化分工發(fā)展，導(dǎo)致20世紀(jì)末、21世紀(jì)初計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展。計(jì)算機(jī)專業(yè)領(lǐng)域集中精力發(fā)展通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟、硬件技術(shù)，不必兼顧嵌入式應(yīng)用要求，通用微處理器迅速?gòu)?86、386、486發(fā)展到奔騰系列，乃至當(dāng)前的酷睿雙核；操作系統(tǒng)則迅速擴(kuò)張了計(jì)算機(jī)高速、海量的數(shù)據(jù)處理能力，使通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)入到一個(gè)相對(duì)比較成熟的階段。嵌入式系統(tǒng)則走上了一條完全不同的道路，這條獨(dú)立發(fā)展的道路就是單芯片化。它動(dòng)員了原有的傳統(tǒng)電子系統(tǒng)領(lǐng)域的廠家與專業(yè)人士，接過(guò)起源于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的嵌入式系統(tǒng)，承擔(dān)起發(fā)展與普及嵌入式系統(tǒng)的歷史任務(wù)，迅速地將傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)發(fā)展到智能化的現(xiàn)代電子系統(tǒng)?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的兩大分支的里程碑意義在于：它不僅形成了計(jì)算機(jī)發(fā)展的專業(yè)化分工，而且將發(fā)展計(jì)算機(jī)技術(shù)的任務(wù)擴(kuò)展到傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)領(lǐng)域，使計(jì)算機(jī)成為進(jìn)入人類社會(huì)全面智能化時(shí)代的有力工具。

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《嵌入式系統(tǒng)原理與接口技術(shù)(第2版)》是嵌入式系統(tǒng)教學(xué)系列叢書(shū)之一。

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